科创中国

一、成果简介：

随着储能商业化应用愈加迫切，储能逐步在各个领域实现了商业化应用。高性能规模化储能技术，可以突破电力系统发电和用电的时空平衡限制，具有更有效的调控性，更好的经济性，可为电力系统提供更大容量、更快速的功率支撑，是新能源高渗透环境下保证电网稳定性和灵活性的重要手段，但当前储能控制系统存无法完全满足高性能规模化储能技术需求。本项目针对百万点级海量数据管控、百兆瓦级多电池荷电均衡、毫秒级场站快速功率控制、电压源级变流器直接并联和全工况高效能储能变流器研制等难题开展技术攻关，实现了储能系统宽范围、多场景应用和高效率、规模化运行。

图1 国电南瑞储能系统整体解决方案示意图

图2 国电南瑞NS5000E储能能量管理（EMS）及NES5963暂态控制器 （CCS）产品

图3 国电南瑞NES5960系列储能变流器（PCS）产品

二、技术优势及性能指标：

（一）技术优势

1、提出多子站设备一体化技术和多电池荷电状态均衡技术，开发分层存储、集中控制和远程调阅的新型储能电站系统架构，实现200万点以上数据的高效管控，调度响应时间＜2s，电站长时运行SOC不均衡度降低80%以上。

2、提出纵向暂态控制技术和横向同步协调技术，基于储能电站快速功率控制和多模块协调控制策略，实现了百节点集群同步管理，全站暂态响应时间＜200ms、变流器同步误差＜1ms。

3、提出加权虚拟相位补偿技术，动态抑制LC谐振点增益，有效降低谐振电压36%，直接并联台套数较业内典型直并方案提高30%以上。

4、提出基于寄生电感耦合磁场互消的层叠母排设计方法和模块化端口叠进并联技术，解决了三电平变流器母排尖峰电压过高、散热不均和产品维护性差的问题，实现模块化储能变流器1.2倍功率长时间过载运行，转换效率高达98.8%；较国内外同类产品，直流电压范围提高29%、组装时间缩短40%、占地面积减小30%。

（二）性能指标

本项目立足宽范围应用、快速功率控制、电压源直接并联、高效率强过载变流器研制等关键技术研究，开发了多子站设备一体化能量管理与监控系统，研制了全工况模块化储能变流器装置，实现了储能系统宽范围、多场景应用和高效率、规模化运行。项目研制的储能控制系统，在能量管理和监控调度、快速功率控制、多机并联应用及储能变流器的本体方面均有较大突破。本项目成果与行业同类产品技术参数对比如表1所示。

表1 本项目与行业同类产品技术参数对比

序号项目本产品国内外同类产品
1全站数据存储容量＞200万＜100万
2全站响应时间＜2s＞5s
3长时运行全站SOC不均衡度8.8%20%～45%
4全站快速响应能力＜200ms＞300ms
5变流器电压源直接并联能力支持8台直接并联及扩展电压源并联支持4～6台直接并联应用
6变流器模块功率密度和过载能力功率密度过载能力功率密度过载能力
298kW/m3120%pu 2h298kW/m3120%pu 1min
273kW/m3110%pu稳定273kW/m3110%pu 15mins
7变流器直流电压范围500V～850V550V～820V
8变流器温度范围-30℃～+60℃-30℃～+55℃
9变流器最高效率98.8%97～98.5%
10变流器维护形式单面维护双面维护
11变流器海拔适应能力4000m以下无需降额运行2500m以上需降额运行

三、所属领域：

综合能源系统方向：能源存储技术、能源控制技术

四、成熟度：

产业化阶段

五、市场应用情况及经济效益分析：

（一）市场应用情况

项目成果已实现在国家风光储输示范电站新能源调频、上海“三站合一”应急电源、蒙东通辽削峰填谷、湖南长沙城市电网扩容等重点工程中广泛应用，累计销售额超9000万元，提升了国家风光储输示范电站装机新能源的并网稳定性和友好性，为新能源优化运行迈出坚实的一步。

（二）经济效益分析

高性能的规模化储能技术，通过提供快速的功率支撑和稳定的能量转移，突破了用电和发电实空平衡限制，彻底改变电网调度及运行模式；可有效减少短时电力中断，缓解高峰供电压力，延缓电网投资，提升新能源消纳能力；是调整能源结构、提高电网运行效率，解决电网局限性和新能源并网需求的重要途径。本项目成果所构建的集设备、方法、架构为一体的宽范围、高效率储能控制系统，有力推动了规模化储能领域的技术进步。本项目研发投入574万元，投资收益回报周期约1.5年，累计销售额超9000万元，近三年累计销售利润达1850万元。